Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak melingkar adalah gerak yang mempunyai lintasan berbentuk lingkaran (Abadi dan Isnaini, 2012). Misalnya partikel yang ada di pinggir roda bergerak terhadap poros atau pusat roda. Gerak melingkar dibedakan menjadi Gerak Melingkar Beraturan (GMB) dan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB).

Lintasan GMB berbentuk lingkaran dengan kecepatan sudut konstan dan mengalami percepatan sentripetal (as). Sedangkan percepatan sudut (anguler) dan percepatan linear (tangensial) GMB bernilai nol.

Misalnya gerak ujung jarum jam mekanik. GMB mempunyai berbagai besaran dalam penerapannya. Besaran GMB antara lain periode (T), frekuensi (f), perpindahan, jari-jari (R), kecepatan linear (v), kecepatan sudut, percepatan sudut, dan percepatan sentripetal (as). GMBB juga mempunyai lintasan melingkar, tapi dengan percepatan sudut konstan. Tidak hanya mengalami percepatan sudut, GMBB juga mengalami percepatan sentripetal. Dalam pembahasan ini, GMBB tidak disinggung.           

Periode (T) dan Frekuensi (f)

Periode (T) ialah selang waktu suatu benda untuk menempuh satu lintasan melingkar. Sedangkan frekuensi (f) merupakan banyak putaran dalam satu sekon. Persamaan periode (T) dan frekuensi (f) sebagai berikut:

Perpindahan Sudut, Perpindahan linear, dan Jari-Jari

Perpindahan sudut ialah besarnya sudut yang dibentuk karena perpindahan partikel. Karena lintasan partikel adalah lingkaran, maka 1 putaran adalah 360° dan 1 putaran sama dengan 2π radian. Radian adalah sudut lingkaran yang mempunyai panjang busur sama dengan jari-jari lingkaran. Persamaan perpindahan sudut sebagai berikut:

Kecepatan Linear (v)

Kecepatan linear (v) adalah panjang lintasan dibagi waktu. Sedangkan panjang lintasan GMB senilai 2 π R (keliling lingkaran). Persamaan kecepatan linear (v) sebagai berikut:

Kecepatan Sudut

Kecepatan sudut muncul karena partikel bergerak melalui sudut tertentu. Secara matematis mempunyai persamaan sebagai berikut:

Percepatan Sentripetal (as)

Percepatan sentripetal (as) merupakan percepatan yang tegak lurus kecepatan linear dengan arah ke pusat lingkaran. Secara matematis mempunyai persamaan sebagai berikut:

Contoh soal:

GMB sebuah partikel mempunyai kelajuan linear dan kecepatan sudut 0,5 m/s dan 0,25 rad/s. Hitung jari-jari pada lintasan partikel tersebut!

Gerak Parabola

Gerak parabola mempunyai lintasan lengkung atau disebut lintasan parabola. Gerak ini merupakan gabungan gerak horizontal (GLB) dan gerak vertikal (GLBB). Pada gerak horizontal (sumbu x), benda mempunyai kecepatan konstan karena tidak dipengaruhi gaya gravitasi bumi. Sedangkan pada gerak vertikal (sumbu y), benda mempunyai kecepatan yang berubah-ubah karena dipengaruhi gaya gravitasi bumi (Chasanah, dan Sururi, 2014). Contoh gerak parabola adalah gerak bola yang ditendang ke gawang dan gerak rudal yang ditembakkan.

Kecepatan Benda (v)

Besar kecepatan benda yang mempunyai lintasan parabola dirumuskan sebagai berikut:

Posisi Benda (r)

Posisi benda setiap saat yang mempunyai lintasan parabola dirumuskan sebagai berikut:

Posisi Titik Terjauh pada Sumbu x

Sebuah benda yang bergerak dalam lintasan parabola akan mempunyai titik terjauh untuk jatuh di sumbu x. Persamaannya sebagai berikut:

Posisi Tertinggi Benda pada Sumbu y (ymaks)

Sebuah benda yang bergerak dalam lintasan parabola akan mempunyai titik tertinggi di sumbu y. Persamaannya sebagai berikut:

Sementara waktu untuk mencapai titik tertinggi mempunyai persamaan sebagai berikut:

Contoh soal:

Rozi menembakkan peluru menuju pohon pisang yang ada di seberang jalan. Sudut elevasinya 37° dengan kecepatan awal peluru 60 m/s. Hitung komponen kecepatan peluru setelah 2 sekon! (g = 9,8 m/s2)

Referensi

Abadi, Rinawan dan Isnaini, Syafiah. 2012. Fisika untuk SMA/MA Kelas X Semester I. Klaten: Intan Pariwara.

Chasanah, Risdiyani dan Sururi, Adip Ma’rifu. 2014. Fisika: Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Klaten: Intan Pariwara.